煤礦開采巷道掘進

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一、教學(xué)目的與要求1、了解巷道炮眼的布置要求2、掌握炮眼的分類3、炮眼的布置原那么及其步驟二、教學(xué)重點、難點重點：炮眼布置的原那么及步驟難點：炮眼布置的原那么及步驟三、時間安排：2學(xué)時2目前，巷道掘進仍以鉆眼爆破法為主，但有向機械化開展的趨勢。巷道掘進最根本的過程就是把巖石或煤破碎，形成設(shè)計所要求的空間，并對掘進空間進行支護。根據(jù)斷面煤巖所占比例的不同，把巷道分為煤巷、半煤巖巷及巖巷按巷道坡度不同又可分為平巷、斜巷、垂直巷道三大類。巷道施工的過程，主要包括鉆眼、爆破、裝巖、運輸、支護等主要工序，同時還有掘進通風、修筑排水溝、鋪設(shè)軌道等輔助工序。34知識鏈接井巷爆破要求1.爆破后形成的斷面應(yīng)符合設(shè)計要求和?井巷工程施工及驗收標準?的標準，巷道的方向與坡度均應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。2.爆破下來的巖石塊度和堆積狀況便于裝巖和運輸，便于裝巖和鉆眼平行作業(yè)。3.爆破對巷道圍巖震動和破壞小，不崩倒支架，有利于巷道的維護。4.爆破單位體積巖石的炸藥和雷管消耗量要低，鉆眼工作量要小，炮眼利用率要高〔85%以上〕。4第一節(jié)鉆眼作業(yè)鑿巖，習(xí)慣又稱“打眼〞。鑿巖工藝就是研究鉆工(打眼工)如何運用鑿巖機械在爆破地點鉆鑿出符合質(zhì)量要求的孔眼的操作技術(shù)。這一工序在掘進中極為重要，鉆眼質(zhì)量好壞將直接影響巷道成型、進度。要提高鑿巖效率，必須要培養(yǎng)訓(xùn)練有素的打眼工，熟悉鉆眼機械構(gòu)造原理，熟悉掌握操作技術(shù)、合理安排鑿巖順序，及時地排除故障。

56鉆爆法施工工藝鉆眼裝藥、爆破通風、裝巖、運輸、支護鉆眼裝巖運輸支護裝藥爆破通風67預(yù)裂爆破〔左〕與普通大爆破〔右〕78焦晉高速公路路塹邊坡光面爆破89910光爆效果1011一.炮眼布置〔一〕掘進工作面炮眼分類①掏槽眼：最先起爆，為后爆炮眼創(chuàng)造附加自由面；②輔助眼：又稱崩落眼，擴大槽腔、破碎巖石，為周邊眼創(chuàng)造自由面；③周邊眼：最后起爆，控制斷面形狀、大小和輪廓。1112〔二〕炮眼布置炮眼布置原則及其步驟“抓兩頭、帶中間”。即首先選擇掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周邊眼，最后根據(jù)斷面大小布置崩落眼。選擇合適的掏槽方式，布置掏槽眼：掏槽眼布置在斷面的中央偏下，并考慮輔助眼的布置較為均勻和減少崩壞支護及其他設(shè)施的可能。按光爆要求確定最小抵抗線，布置周邊眼：頂眼和幫眼一般布置在巷道斷面輪廓線上，各炮眼相互平行，眼底落在在同一平面上；底眼眼口高出巷道底板150～200mm，眼底低于底板100～200mm。輔助眼以掏槽眼形成的槽腔為自由面層層均勻地布置在掏槽眼和周邊眼之間。12131.掏槽眼作用：首先在工作面上將某一局部巖石破碎并拋出，在一個自由面的根底上崩出第二個自由面來，為其它炮眼的爆破創(chuàng)造有利條件。位置：斷面中央偏下——便于掌握打眼方向、其上部炮眼的巖石借助自重崩落；盡可能布置在軟弱巖層中。方式：多向掏槽單向掏槽直眼掏槽13

①多向掏槽：如圖〔4-3〕所示，其中錐形掏槽適用于堅硬的整體巖石和斷面積大于4m2的巷道。楔形掏槽適用于有節(jié)理、層理和裂隙的中硬以下的煤層和斷面積大于4m2的巷道。14

多向掏槽

a一錐形掏槽b一對稱錐形掏槽c一水平楔形掏槽15②單向掏槽：如圖〔4—4〕所示其中頂部掏槽適用于頂部有軟夾層或頂板正好是巖層的自然接觸面的巷道。底部掏槽正相反。側(cè)面掏槽適用于一側(cè)有夾層或自然接觸面的巷道。扇形掏槽適用于有軟夾層或沿煤層掘進的工作面。16

圖4—4單向掏槽

a一頂部掏槽，b一底部掏槽，c一側(cè)面掏槽，d一扇形掏槽17③直眼掏槽如圖〔4—5〕所示。直眼掏槽，如常用的直眼螺旋掏槽，適用于斷面較大，而且穿過的巖層又堅硬時的巷道。這輔助眼常位于掏槽眼與周邊眼之間，它的作用是把掏槽眼和周邊眼之間的槽進一步擴大，以保證周邊眼的爆破。為了保證爆破面的平整和爆破面的巖塊均勻，輔助眼要均勻地布置在巖石中，多與掏槽眼和周邊眼呈梅花形布置。同時，輔助眼的眼底應(yīng)處于同一平面內(nèi)18

圖4—5直掏槽眼19202.周邊眼作用：爆落巷道周邊巖石，形成設(shè)計的巷道斷面輪廓。布置〔按光爆要求〕：幫眼和頂眼：布置在巷道設(shè)計掘進斷面的輪廓線上，軟巖或裂隙發(fā)育處應(yīng)加空心眼起導(dǎo)向作用，眼距縮為200～300mm，眼底稍向外偏斜〔不超過100～150mm〕。2021底眼：控制巷道坡度和底板平整度。眼口高出巷道底板150～200mm，眼底低于底板100～200mm，間距500～700mm。假設(shè)采用拋渣爆破，眼間距縮小為400mm左右，眼深加深200mm左右，每個底眼增加1~2個藥卷。21223.輔助眼作用：又稱崩落眼，大量崩落巖石和繼續(xù)擴大掏槽。布置〔按光爆要求〕：均勻布置在掏槽眼與周邊眼之間，間距500～700mm，略大于其抵抗值。22二、合理的炮眼布置應(yīng)能滿足以下要求：(1)有較高的炮眼利用率；(2)先爆炸的炮眼不會破壞后爆炸的炮眼，或影響其內(nèi)裝藥爆轟的穩(wěn)定性；(3)爆破塊度均勻，大小符合裝巖要求，大塊率?。?4)爆堆集中，爆破高度和寬度符合要求；飛石距離小，不會損壞支架或其他設(shè)備；(5)爆破后斷面和輪廊符合設(shè)計要求，不會發(fā)生欠挖和過量超挖；壁面平整并能保持巷道圍巖本身的強度和穩(wěn)定性；(6)便于打眼，并盡可能減少鉆眼機械和設(shè)備的移動。2324〔一〕巖巷掘進斷面的規(guī)格和質(zhì)量要求1．巖巷掘進斷面的規(guī)格要求要獲得好的爆破效果，重要的是開眼位置準確。而到達開眼位置準確的有效措施是開鉆前在迎頭工作面上圈劃出巷道斷面輪廊線，準確地標出炮眼位置。1)鑿巖的依據(jù)和炮眼參數(shù)首先應(yīng)該明確鑿巖的依據(jù)是炮眼布置圖。炮眼布置圖是根據(jù)工作面條件，巖石性質(zhì)、爆破器材、合理選擇爆破參數(shù)而制定的。它說明掘進斷面的形狀和尺寸、炮眼的個數(shù)、深度、傾角和位置，并用正面圖，平面圖和剖面圖表示。炮眼參數(shù)中與鑿巖有關(guān)的五項指標是：眼深、直徑、位置、與工作面夾角(一般用水平角和豎直角表示)和允許誤差。

25〔1〕眼深指炮眼的實際深度(米)。根據(jù)這一要求，確定釬子的長度。有時炮眼布置圖中傾斜炮眼只給出眼底與眼口的垂直距離和傾角，這時要算出炮眼的實際深度，以便確定釬子長度。〔2〕直徑指圓形炮眼的直徑(毫米)。一般認為等于釬頭直徑。這一參數(shù)作為選用釬頭的依據(jù)。〔3〕位置指炮眼口距中線和腰線的垂直距離(毫米)。也可用眼口距斷面幾何中心線和拱基線的垂直距離來表示。這一參數(shù)是標定眼位的依據(jù)?！?〕與工作面夾角指炮眼軸線與工作面(認為工作面是鉛直的平面)所夾的角度。應(yīng)表示為炮眼在水平面的投影與工作面的水平夾角和炮眼在鉛垂面的投影與工作面的豎直夾角兩個分量。這樣就有了空間概念?！?〕允許誤差指鉆鑿后實測炮眼參數(shù)與設(shè)計炮眼參數(shù)的差值。誤差應(yīng)給出明確的數(shù)量范圍，用以衡量炮眼質(zhì)量的優(yōu)劣。鑿巖誤差在允許范圍之內(nèi)的應(yīng)認為所鉆炮眼是合格的，否那么是不合格的。262〕圈劃掘進輪廓掘進輪廓也就是鉆眼的范圍。圈劃的作用有兩個：一是檢查上一茬放炮的爆破質(zhì)量；二是指定鑿巖的范圍(這里爆破的質(zhì)量指超挖、欠挖現(xiàn)象)。

由于工作面空間狹小有時再加上其它影響，如矸石裝不完，露不出拱基線，有時上一茬炮崩得不好，欠挖太多，找輪廓線不容易等情況。272．巖巷掘進質(zhì)量要求巖巷鉆眼爆破工作是巷道掘進的最主要工序,良好的鉆眼爆破工作應(yīng)該是：爆破后所形成的巷道斷面應(yīng)符合設(shè)計要求和?井巷工程施工及驗收標準?的標準，巷道的方向與坡度應(yīng)符合設(shè)計規(guī)定。爆下的巖石塊度應(yīng)有利于提高裝巖生產(chǎn)率,巖石堆積狀況便于組織裝運、便于鉆眼與裝巖平行作業(yè)。對巷道圍巖的震動和破壞要小，以利于巷道的維護。28下面按掏槽眼、周邊眼和輔助眼，分別介紹炮眼位置選擇的一般要求。1〕所有炮眼選擇炮眼位置的要求：〔1〕禁止在殘眼上布孔?！?)禁止在巖石裂縫上布孔?！?)輪廓線以外禁止布孔。2〕掏槽眼選擇炮眼位置時要求：〔1)位于斷面中下部，便于工人操作?！?)如有軟弱夾層，利用其掏槽效果更好?！?)掏槽眼的間距不要改變。3〕周邊眼關(guān)系到巷道的成型質(zhì)量，炮眼位置選擇的要求：〔1)要標正頂眼，即中心頂跟。〔2)所有周邊眼都布置在輪廓線上?！?)按設(shè)計的眼距，標出各周邊眼的準確位置。4〕輔助眼關(guān)系到矸石塊度和周邊眼的抵抗線大小，在較大的斷面中也要同周邊眼一樣認真對待。5〕標定炮眼位置的尺寸基準問題29〔二〕、巖巷掘進炮眼的布置方法和原那么：1〕工作面上各類炮眼布置是“抓兩頭，帶中間〞。即是先選擇掏槽方式和掏槽眼位置，其次是布置好周邊眼，最后根據(jù)斷面大小布置輔助眼。2〕掏槽眼通常布置在斷面的中央偏下，并考慮使崩落眼的布置較為均勻和減少崩壞支護及其它設(shè)施的可能。3〕周邊眼一般布置在巷道斷面輪廓線上，頂眼和幫眼按光面爆破的要求，各炮眼相互平行，眼底落在同一平面上。4〕輔助眼均勻的布置在掏槽眼和周邊眼之間，以掏槽眼形成的槽腔為自由面層層布置。30〔三〕、巖巷打眼工藝氣腿式鑿巖機是煤礦井下掘進廣泛使用的打眼機械。掌握它的操作使用方法是掘進工的一項根本要求。1．鑿巖前的準備工作準備工作是鑿巖必不可少的一項工作。它包括檢查工作面的平安；檢查鑿巖機；檢查釬子；檢查釬頭和檢查風水管路及接頭等：1〕檢查工作面的平安這項工作很重要，它關(guān)系到打眼的平安與否，必須認真做好。主要的有；敲幫問頂、檢查殘眼和臨時支架等。2〕檢查鑿巖機擰緊各連接螺栓，開風檢查鑿巖機運轉(zhuǎn)情況，運轉(zhuǎn)正常才能用于鑿巖。將釬尾插入機機尾，用手順時針轉(zhuǎn)動釬子，如果轉(zhuǎn)不動，說明機器內(nèi)有卡塞現(xiàn)象，應(yīng)予處理。檢查水路是否暢通。方法是接通風水后，開機看水能否從鑿巖機釬尾套內(nèi)噴出。檢查氣腿是否靈活。把操縱閥手柄轉(zhuǎn)到位置，開動調(diào)壓閥氣腿應(yīng)該很快升起，按動扳機再快速縮回。313〕檢查釬子釬子的質(zhì)量好壞關(guān)系到鑿巖效率及零件的使用壽命。4〕檢查釬桿與釬頭聯(lián)接處的錐度釬桿頭部的錐度和鉆頭孔的錐度應(yīng)一致，一般采用3°30′，長35毫米。釬桿頭部插入鉆頭后，內(nèi)外能各留有不小于5～6毫米間隙。以免因沖擊破壞釬頭，并保證聯(lián)接時能墩緊釬頭。5〕檢查釬桿釬桿應(yīng)直，否那么損壞釬套，并影響鑿巖效率6〕檢查分風器分風器上的自動風扇容易帶有污物，接風帶前須擦干凈以免污物進入機內(nèi)。322．鑿巖根本操作順序鑿巖根本操作系指鉆鑿一個眼的操作技術(shù)。它包括：上釬子、開眼、鉆進、氣腿移動和退鉆。1〕上釬子需兩個人配合進行。一人用手將鑿巖機提起。另一個人一只手翻開卡釬器，另一只手拿釬子插進機尾，然后放下卡釬器。2〕開眼精確鑿巖，使鉆孔誤差減小到允許范圍內(nèi)，首要問題是開眼位置準，要保證在標定眼位上開鉆。開眼時一般需要兩個人，一人負責領(lǐng)釬，另一人負責扶鉆(扶鑿巖機)。領(lǐng)釬人雙手握釬桿但不能握死。扶鉆人應(yīng)站在鑿巖機側(cè)前方，雙腳前后叉開，不要騎在氣腿上，以防斷釬傷人。開眼時操縱手柄扳到位置，隨著氣腿推力的加大，鉆頭鉆進一定深度后再扳到位置，全速運轉(zhuǎn)。注意先翻開供水閥門，再扳操縱手柄，防止打干眼。3〕鉆進當釬頭鉆進后，領(lǐng)釬人可站在風鉆前方觀察打眼方向是否正確以便及時糾正。釬子、機體和氣腿應(yīng)在同一垂面內(nèi)，把氣腿升到炮眼預(yù)計方向。這樣不僅扶鉆省力，而且也能保證炮眼質(zhì)量。334〕移動氣腿鑿巖時應(yīng)合理施加軸推力，軸推力是機體作用于釬子的軸向壓力。這個力是氣腿軸向力的分力。如果要改變軸推力：一是移動氣腿的支承點，改變氣腿與底扳的夾角；二是調(diào)節(jié)氣腿進氣量(即扭動調(diào)壓閥)；三是扶鉆時推拉手柄。第一種方法力數(shù)值大，是主要的方法，所以，在鑿巖過程中，要不斷地移動氣腿支承點。移動氣腿的方法：一手提起機體，并按扳機，氣腿收回，另一手提起氣腿提把向前移一下，放開扳機即可。移動氣腿時不關(guān)機。5〕退鉆當眼鉆到預(yù)計深度將釬子拔出來，這一步驟稱為退鉆。343．鑿巖操作方法鑿巖操作方法系指各類炮眼或各種方向炮眼鉆鑿的實施過程。1〕對鑿巖的一般要求可以概括四個字：快，準，直，齊。快：鉆孔速度快(單位時間內(nèi)成孔長度，厘米／分種)。要求操作人員具有嫻熟的技能，快速定位，快開孔、快速移鉆等環(huán)節(jié)配合默契。準：就是在標定的孔位上開孔；方向正確；孔深符合設(shè)計要求，偏差在允許范圍內(nèi)。直：鉆孔軸線—定成直線。否那么，造成卡釬和裝藥困難，貽誤時間。齊：一是周邊眼方向與巷道軸線方向一致；二是全工柞面全部在一個平面上。崩出的工作面不調(diào)向、不前傾后仰，不留底根等。352〕掏槽眼鑿巖操作方法掏槽眼是工作面最先起爆的炮眼，它質(zhì)量的好壞關(guān)系整個工作面爆破的成敗，所以對鉆眼要求較高。下面分斜眼掏槽與直眼掏槽分述。〔1〕斜眼掏槽水平楔形掏槽是現(xiàn)場廣泛應(yīng)用的一種斜眼掏槽方法。它要求：兩相對眼在一個水平面上，不能立交，孔底不能穿透；兩相對眼與工作面夾角應(yīng)一致；兩眼深度相同。打眼時最好兩臺鑿巖機同時工作。同時鉆相對的炮眼。為保證炮眼符合炮眼布置圖角度、深度要求，要在地面計算好兩臺鑿巖機的間距。

36如果巷道寬度擺不開兩臺鑿巖機，可改用短釬子開眼；如果還是不能滿足要求就要考慮修改掏槽方式。水平掏槽一般為6個眼或4個眼，兩側(cè)是對稱的，分析一半就夠了。為了擺好鑿巖機，可在工作面兩米左右頂板吊一臨時中心線(不是測量中線，不要偏中線)。以上分析了水平楔形炮眼鑿巖布置，其它斜眼掏槽時，鑿巖布置可仿照此方法?！?〕直眼掏槽如三角柱、五星掏槽和四角柱掏槽等。它們的共同點是：全部掏槽眼平行于巷道軸線，眼間互相平行和眼底都在同一平面上。

373〕周邊眼鑿巖操作方法周邊眼是位于巷道輪廓線上的炮眼。其作用是保證巷道的成型質(zhì)量。它又可以進一步分為幫眼和頂眼，它們打眼操作上也有區(qū)別，下面分別討論。38〔1)幫眼幫眼就是位于巷道兩幫的炮眼，對于直墻拱形巷道來說，位于拱基線以下的炮眼。幫眼本應(yīng)平行于巷道軸線，但由于鑿巖機機形的影響，使其不能真正平行于巷道軸線，有微小的偏斜量。這個偏斜度一般要求：眼深在2米以內(nèi)時，硬巖中，眼口開在巷道輪廓線上，眼底要落在巷道輪廊線外的100毫米以內(nèi)；在軟巖中，眼口應(yīng)開在巷道輪廊線內(nèi)80毫米處，眼底應(yīng)落在巷道輪廊線上。這個要求實際就是開眼時盡量貼幫。使各茬炮略呈平緩階梯形銜接。按標定眼位開眼后用臨時中線校正鑿巖機的方向是否正確，為使炮眼保持水平，還要用腰線或半圓儀測定釬子；還要按眼深預(yù)量釬長，用油漆作出標記，使整個幫眼眼底落在同一平面上．39〔2〕頂眼位于巷道頂部的炮眼，對直墻拱形巷道來說，位于拱基線以上的炮眼統(tǒng)稱為頂眼。頂眼質(zhì)量關(guān)系到成型的優(yōu)劣。要求炮眼平行于巷道的軸線，但由于機形的影響，也不能絕對平行，略微向上偏斜。這個量目前還沒有數(shù)量規(guī)定，只是要求越小越好。近年來，推廣光面爆破，提出了周邊眼“平〞、“直〞的要求。404〕輔助眼的鑿巖操作方法輔助眼是布置在掏槽眼和周邊眼之間的炮眼。它是大量崩落巖石和擴大斷面的炮眼。其布置原那么應(yīng)當充分利用掏槽眼所創(chuàng)造的自由面，最大限度地爆落巖石。眼距視巖石性質(zhì)而定，一般為500～800毫米，輔助眼與槽眼的距離，當采用直眼掏槽時，以不大于掏槽腔直徑為宜；輔助眼的眼口及眼底應(yīng)均勻地分布在掏槽眼和周邊眼的眼口及眼底之間，使崩下的巖塊大小和堆集距離都便于裝巖工作。415〕下山掘進鑿巖特點下山就是由上向下掘進的傾斜巷道。由于操作不便，常出現(xiàn)“底高〞和“頂高〞的現(xiàn)象。所以，在下山掘進工作面打眼應(yīng)注意以下問題：〔1〕底眼由于下山工作面多數(shù)情況有水，如迎頭泵排不完積水，是造成底眼打高的原因之一。在操作上應(yīng)注意：開眼時要按腰線打出底眼位置，(有水時給眼位標定帶來困難)；釬子傾角應(yīng)大于巷道的傾角。下山掘進時，腰線要緊跟迎頭，打眼前用腰線檢查工作面底板坡度是否符合設(shè)計要求，如發(fā)現(xiàn)底高，應(yīng)先臥底，再打眼?，F(xiàn)場的施工經(jīng)驗是底眼角度要比下山坡度大3～5度，并且底眼深度要適當加深100～200毫米。打底眼前應(yīng)認真去除浮石矸石、一定要出凈。2)頂眼在下山工作面打頂眼的傾角很容易打成水平的或比下山傾角小。打頂眼要使釬子傾角與下山傾角一致。防止將頂板崩高。426〕上山掘進鑿巖特點上山掘進就是由下向上掘進傾斜巷道。由于鑿巖操作方面的原因，常出現(xiàn)“頂?shù)通暫汀暗椎通曈^象。在打頂眼和底眼前都要用腰線檢查工作面頂?shù)装迨欠衽c設(shè)計傾角一致。否那么，要處理好以后，再打眼。開眼時，除找準位置外，釬子傾角要與上山傾角一致，防止釬子成水平。造成巷道“上漂〞。434．打眼平安本卷須知1〕打眼前，應(yīng)敲幫問頂，找掉浮石。2〕風鉆運轉(zhuǎn)時，嚴格禁止進行修理其運轉(zhuǎn)局部的零件。3〕嚴格禁止在殘眼內(nèi)打新炮眼。4〕不準在浮渣上開眼5〕空頂距超過作業(yè)規(guī)程規(guī)定時，處理平安后，才能打眼，6〕工作面瓦斯?jié)舛鹊竭_1.0%時不得打眼。7〕無水不打眼。8〕裝藥與打眼不準同時進行4445煤巷鉆眼作業(yè)一、煤巷掘進特點及炮眼要求煤巷道掘進采用煤電鉆打眼，風鎬破煤。煤巷的斷面形狀，一般為梯形斷面，少數(shù)情況采用矩形或拱形斷面。斷面積一般為4～6平方米。46

鉆眼爆破法在煤巷掘進中廣泛使用。煤巷鉆眼爆破參數(shù)與巖巷相同。炮眼深度除按工作組織決定外，應(yīng)考慮圍巖的穩(wěn)定性。一般為1.5～2.5米。眼距0.6～1.2米，鉆眼用手持煤電鉆。

47煤巷中由于煤比巖石軟，斷面也較小，打眼的數(shù)量也比較少，打眼速度快。關(guān)鍵是把掏槽眼布置好。48二、煤巷掘進掏槽眼的布置a—扇形掏槽b—半楔形掏槽c—復(fù)式掏槽492.半煤巖巷掘進施工當巷道在薄煤層中掘進時，為了保證巷道的使用高度，必須挑頂或臥底。因此，在巷道斷面上既有煤層，又有巖層。當巖層占掘進工作面1/5～4/5時，即稱為半煤巖巷道。半煤巖巷道的施工方法與巖巷和煤巷的施工方法根本相同。501)半煤巖巷采石位置的選擇巷